一种新型船载卫星通信天线控制器研究与应用

论文摘要

“动中通”通信系统要求天线能够克服载体运动对天线波束指向的扰动，保证天线波束始终能够稳定地对准卫星，以实现连续的卫星通信。这就要求“动中通”通信系统应具有一个良好的天线控制系统，即该控制系统除了实现跟踪对星的任务外，还具有隔离载体扰动，稳定空间指向的能力。综合成本、性能、实用性等多种因素，本课题研究的天线控制系统采用的是在惯性测量装置与GPS组合方案基础上实现圆锥扫描自动跟踪控制。本文是以“Ku频段0.6米船载动中通天线”项目为研究基础。论文首先简要描述了船载“动中通”天线系统的组成和工作方式；重点描述了船用站天线控制系统的软硬件设计，主要包括：C8051F120核心处理器的优化配置，确保了船载天线控制器高效的运作；电子罗盘、GPS、陀螺平台等姿态敏感元件的优化配置，提高了天线控制器较好的隔离载体运动的性能；船载站天线伺服驱动控制模块的改进，有效的驱动无刷直流电机执行伺服补偿；系统控制软件的模块化设计，确保了控制系统执行的高效性和精确性；提出了一种基于大载波和信标信号的新型跟踪判别方法，解决了一般系统可能出现的误跟踪卫星信号的弊端。此外，论文中新提出了几种优化的软件算法，克服了一般陀螺零点漂移的问题，提高了系统捕获速度和跟踪精度。经过对所设计系统的跟踪性能的实际测试，结果表明，本船载式卫星通信地球站天线控制系统的研发是成功的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究意义
• 1.4 论文的内容安排
• 第2章 系统组成与要求
• 2.1 系统组成
• 2.1.1 系统组成及功能
• 2.1.2 主要模块参数配置
• 2.2 系统工作方式设计
• 2.2.1 “动中通” 系统工作原理
• 2.2.2 “动中通” 系统工作方式设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 驱动电路的研究
• 3.1 直流PWM 伺服驱动的工作原理
• 3.2 韩国SBDM-05 独立驱动器性能分析
• 3.2.1 MC-33035 电气特性
• 3.2.2 MC-33035 性能分析
• 3.3 A3936 /A3938 驱动器性能分析
• 3.3.1 A3936/A3938 电气特性
• 3.3.2 A3936/A3938 性能分析与设计
• 3.4 控制器检测方案设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件控制系统的研究与优化
• 4.1 软件开发环境简介
• 4.2 系统控制软件结构设计
• 4.2.1 天线初始化
• 4.2.2 天线走理论位置
• 4.2.3 天线搜索寻星
• 4.2.4 天线锁定信号跟踪
• 4.3 跟踪控制方式的选择
• 4.4 部分控制算法的优化
• 4.4.1 零点自适应校正算法
• 4.4.2 GPS 报文处理算法
• 4.4.3 滤波处理
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验测试与性能分析
• 5.1 常见问题与解决方案
• 5.1.1 圆锥扫描频率
• 5.1.2 水平仪滞后问题
• 5.2 系统性能测试结果与分析
• 5.2.1 跟踪精度计算
• 5.2.2 跟踪性能分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士期间发表论文及科研实践
• 附录